一．概述

　　隨著廣播電臺行業數字化、網絡化的加深，以數字技術為核心的中心音頻矩陣系統作為廣播電臺中重要的數據交換、傳輸系統，得到了廣泛的應用，成為廣播電臺日常工作的重要組成部分。

　　中央人民廣播電臺的總控系統音頻流程的基本設計思想是：由主、備播出矩陣形成兩路完全相同的、相互冗余備份的音頻調度通路，并以音頻交換矩陣、網絡音頻傳輸等為補充手段，實現總控系統中音頻信號的多級備份流通。

　　在我臺目前的總控系統中，采用了STUDER公司的ROUTE6000矩陣系統。ROUTE6000矩陣具有高可靠性、便捷性及可擴展性，不僅滿足了日益增長的電臺內、外不同形式和不同格式的節目交換、而且還可滿足傳輸需求和多變的廣播形式，給我臺的節目傳輸工作帶來極大的便利性、靈活性。

　　1.可靠性

　　ROUTE6000矩陣由兩部分組成：1、SCORE音頻處理核心以及D21m音頻接口機箱；2、用于矩陣切換及控制調度的相關軟件系統。

　　SCORE系統的最大特點是采用音頻交換網絡與控制網絡分離的設計結構。音頻交換網絡可以采用模擬、AES數字、ADAT、MADI等多種格式組成，控制網絡則采用通用IP局域網結構。

　　除此之外，SCORE處理核心還具有以下特性：所有模塊都支持熱交換；所有相互獨立的機箱都具備冗余電源備份的能力；控制卡支持熱交換，單一的控制信號錯誤并不會干擾音頻信號；可實現雙控制接口的冗余備份；錯誤信息可以通過圖形用戶界面顯示，同時也被記錄在日志文件中，日志文件可以在網絡的任何地方被查看和分析。

　　2.便捷性

　　總控音頻信號的輸入輸出以及調度處理，是由SCORE硬件核心來實現的，主要操作、控制則由以LAN網絡連接到一起的各軟件服務器來完成。其控制系統連接示意如圖1：

圖1 矩陣控制系統連接示意圖

　　由圖1可見，ROUTE6000矩陣系統通過不同的計算機安裝不同軟件模塊來分別完成矩陣控制、信號監測、日志記錄等功能。

　　矩陣控制軟件通過以太網與各矩陣連接和交換控制信息，并同時控制多臺矩陣動作，就可以實現主、備雙服務器冗余運行，相互同步，使得經過ROUTE6000矩陣的音頻信號的安全性并不依賴于計算機，即使失去各服務器計算機的控制連接，輸入矩陣的音頻信號也會仍然按照之前設置的路由在矩陣中調度輸出。

　　另一方面，通過各軟件模塊在不同計算機上的冗余安裝，也可以很容易地實現矩陣系統的控制功能備份。

　　此外，矩陣的控制及監測協議采用標準公開協議，可以非常方便地進行第三方軟件再開發與相互融合，使得多套矩陣系統硬件可由一套矩陣軟件進行設置和控制，大大簡化操作人員的工作步驟并降低人為設置的工作量。

　　3.可擴展性

　　為適應未來業務發展的需求，該音頻矩陣系統的擴容僅需簡單的通過增加矩陣輸入、輸出模塊數量即可實現。

　　二．音頻矩陣硬件系統

　　1.ROUTE6000矩陣在中央臺總控系統中的應用

　　中央人民廣播電臺總控系統使用兩個ROUTE6000矩陣系統作為主控主、備播出矩陣，各具備40路AES輸入及輸出接口，負責并行地將各直播間信號調度切換后送往主、備8選1設備。采用這一架構，可以保證主要播出流程中完全不會產生由任何設備的單點故障帶來的播出中斷等嚴重問題，并能夠很好的保證主、備播出信號的一致性。

　　如圖2所示，直播間送出兩路信號，不論主、備矩陣，或者8選1設備中任何一點的中斷，都不會影響到最終送出信號。

圖2 總控主、備矩陣音頻流程示意圖

　　此外，STUDER公司的ROUTE6000矩陣系統同時也具備針對矩陣輸入信號的彩條監看和音頻監聽、以及靜音報警等智能化功能。由于矩陣系統可在內部實現對所有輸入信號的監聽、監測、報警等功能，因此可以避免在智能監控系統等主要監測系統嚴重故障時，值班人員及技術人員無法掌握音頻播出信號基本情況的尷尬情景，有效的提高了技術人員的應急能力。

　　2.主矩陣、備矩陣、交換矩陣的具體配置

　　（1）主播出矩陣

　　主播出矩陣由Compact SCORE音頻處理核心和D21m接口機箱組成，包括DSP卡、HD卡、AES輸入/輸出卡、同步卡、HOST卡、GPIO卡、MADI輸入/輸出卡、主備雙電源。

　　HOST板卡是矩陣控制命令的翻譯和處理的核心，負責6U機箱與外界控制信息的溝通。HOST板卡通過RJ45以太網接口連接到交換機，通過局域網將控制信號送到矩陣控制軟件、矩陣表頭檢測軟件。

　　DSP板卡是音頻處理的核心。通過I/O接口，可將所有D21M的外部信號送到DSP卡內部的處理芯片上進行音頻處理，并可決定輸入輸出信號的連接和切換。RJ45網口供矩陣內部連接使用。

　　同步板卡是音頻同步的中心。它從同步分配器取得同步信號，送給矩陣，讓所有在矩陣內部的AES信號、模擬信號等轉換到同一同步源下，再進行下一步工作。

　　AES輸入/輸出卡將輸入的音頻信號通過D21m機箱背板輸入HD板卡，再由HD板卡轉換成RJ45信號后傳輸給DSP卡進行數字處理。DSP處理完的音頻送回HD卡，HD卡轉換格式后再傳送到AES輸入/輸出卡上，完成信號的輸出。其中，每塊AES輸入/輸出卡都有8入8出，5塊板卡即可實現40路音頻的輸入輸出。

　　GPIO板卡具有WEB遙控功能，目前沒有使用，可做后期擴展用。

　　主矩陣配備了主、備雙電源，使用220V供電，互為熱備份。

　　（2）備播出矩陣

　　備播出矩陣與主播出矩陣物理結構、配置完全相同，以達到主、備雙矩陣鏡像工作冗余的設計目標。

　　（3）交換矩陣

　　交換矩陣的配置在三臺矩陣硬件中最為復雜，它包括1個Compact SCORE(6U)機箱，2個本地D21m音頻接口機箱，3個遠程D21m音頻接口機箱。

　　比起主、備播出矩陣，交換矩陣的I/O接口數量大大增加，因此另外增加了更多的DSP卡，以提高其信號處理能力。

　　交換矩陣的“本地”D21m機箱以網線方式連接到6U SCORE機箱。由于其它3臺“遠程”D21m機箱的物理位置離總控較遠，所以通過MADI多模光纖連接到SCORE機箱和本地D21m機箱，以達到更好的傳輸效果。其他結構與配置與主、備播出矩陣相似。[page]　　

　　三．音頻矩陣監測軟件

　　ROUTE6000矩陣系統的內部監測軟件能夠檢測矩陣輸入輸出信號的狀態。針對各種主要音頻參數的監測，包括靜音、削波、相位等音頻指標，可以對所提供的音頻信號進行報警提示。

　　另外，ROUTE6000矩陣具備SNMP開放監管協議，在Streamnet監測系統中集成對矩陣硬件狀態的實時監測和報警。因矩陣自身的彩條監看軟件是從矩陣內部TDM總線上取得音頻信號，再以MADI光纖方式送至軟件安裝的服務器進行表頭顯示，故與智能監測系統有所區別。由此，矩陣系統可在內部實現對所有輸入信號的監聽、監測、報警等功能，有效避免了當主要監測系統嚴重故障時，值班人員無法掌握各播出節目音頻信號基本信息的情況。

　　在現有系統設計中，我們只使用其表頭顯示功能、靜音時顏色提醒的功能，作為智能監測系統的一個有益的功能補充。

　　四．音頻矩陣控制軟件

　　1.矩陣控制系統概述

　　矩陣控制系統是對STUDER及StreamNet音頻矩陣設備進行實時控制、狀態監視、按時間編排切換計劃的軟件系統。在總控系統流程中，矩陣控制系統擔負著大部分音頻路由和調度任務，具有相當高的穩定性和容錯性，顯示直觀、操作便捷、構架靈活。

　　在矩陣軟件系統中，主矩、備矩、交矩控制模塊分別對主播出矩陣、備播出矩陣及交換矩陣進行同步控制。所有服務器控制終端的功能都通過主、備數據庫服務器的數據更改并對實際矩陣下達切換命令來實現。主、備數據庫服務器為雙向熱備份設計，可實時鏡像同步。

　　WEB服務器提供系統設置、編單、節目單運行情況查看等后臺服務，可通過瀏覽器登錄WEB后臺服務來進行相應設置和監看，并管理矩陣系統多用戶權限。矩陣實時控制客戶端（QT端）作為獨立安裝的軟件，安裝于主、備矩陣切換終端上，可實時監看及手動切換各通道的連接狀態。

　　2.WEB端的應用

　　在WEB端可完成監視計劃任務、配置通道、管理組屏、用戶、維護模板等任務。

　　登陸WEB端主頁面后，首先要進行“物理通道”和“邏輯通道”的配置，將矩陣的物理連接與邏輯通道建立一一對應的關系。通道信息與ROUTE6000矩陣內部通路對應關系一致，配置完畢后通過后臺服務模塊存儲于數據庫中。

　　我們新建了主播、備播、交換3個組屏，用來分別管理和查看主播出矩陣、備播出矩陣、交換矩陣的輸入輸出通道信息。

　　“計劃模版”和“計劃模版補丁”用于按時間對矩陣切換計劃進行安排和查看。計劃模板用于長時間、周期性的節目單設置或調整。中央臺日常的14套廣播節目傳輸的設置，采用的就是計劃模板。計劃模板補丁用于突發性、臨時性、短時間的節目單設置或調整，如臨時性的多套節目并機轉播、或臨時開關機時間調整。

　　“連接回讀”信息頁面可顯示當前數據庫中各通道的連接信息、讀取矩陣設備的實時通道連接狀態。

　　通過“LOG記錄”，可查看對組/用戶的修改操作、組屏、批處理、計劃任務、工作站崩潰及重啟的等所有非實時切換的操作記錄，還可以查看實時切換操作的記錄。

　　3.矩陣實時操作界面（QT端）的應用

　　啟動實時操作界面（QT客戶端），可以通過矩陣實時操作界面實時監視所轄組屏的通道連接狀態。同時，用戶還可以手動切換組屏的通道連接狀態、編輯、刪除、新建、執行組屏的相關場景。

　　日常工作中，值班人員通過QT端試試監控各組屏的通道連接狀態即可。有臨時性的并機任務或轉播任務時，技術人員可以直接在QT端上手動切換各通路的連接狀態。任務結束后通過手動切換，恢復通路的原始狀態即可，既直觀又便捷。

　　另外，QT端具有快照的功能。我們可以在正常播出形態下，將QT端主播出矩陣的連接狀態作為一個快照保存下來。當出現WEB故障，造成矩陣多個通路異常切換時，可以調用此快照，快速的將矩陣恢復到正常的連接狀態，避免了重新編寫計劃模板補丁任務的繁瑣。

　　五．綜述

　　在中央臺總控系統中采用STUDER公司的ROUTE6000矩陣系統，是綜合考慮經濟性、實用性、安全性等各方面因素的一個極佳選擇。ROUTE6000矩陣不僅滿足了日益增長的電臺內、外不同形式和不同格式的節目交換、而且還可滿足傳輸需求和多變的廣播形式，給我臺的節目傳輸工作帶來極大的可靠性、便利性、靈活性。B&P